DE1442419A1

DE1442419A1 - Fluessigkeitsscheider

Info

Publication number: DE1442419A1
Application number: DE19651442419
Authority: DE
Inventors: Gough Dick Valentine
Original assignee: GOUGH DICK VALENTINE
Current assignee: GOUGH DICK VALENTINE
Priority date: 1964-09-03
Filing date: 1965-09-01
Publication date: 1969-01-09
Also published as: US3386581A; FR1563627A; SE314960B; NL6511427A; GB1113621A

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsscheider zum Trennen der schweren und leichten Bestandteile eines Flüssigkeitsgemisches mit einem Behälter, in dem durch eine mit einem Ventil versehene Trennwand zwei Kammern gebildet sind, von denen die untere einen Flüssigkeitseinlaß, einen Niederschlagsraum und eine Abflußöffnung für die schweren Bestandteile aufweist und die obere eine AuslaufÖffnung für den durch das Ventil abgeschiedenen leichten Bestandteil hat, und mit einem zum Schließen des Ventils bestimmten, in der unteren Kammer angeordneten Schwimmerkörper, dessen spezifisches Gewicht zwi-

des

sehen dem des leichten und dem/schweren Bestandteils liegt.

Eine Trennung von schweren und leichten Bestandteilen eines Flüssigkeitsgemisches ist praktisch oft erforderlich. Beim schweren Bestandteil kann es sich beispielsweise um eine

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Verunreinigung handeln. Das ist etwa in Brennstoffeinspritzanlagen der Fall, wenn dem Brennstoff etwas Wasser zugemischt ist. Dieses Wasser muß entfernt werden, um Schaden zu vermeiden.

Beim bekannten Flüssigkeitsscheider wird das Flüssigkeitsgemisch der unteren von zwei durch ein Ventil getrennten Kammern zugeführt. Die leichtere Flüssigkeit steigt nach oben und tritt durch das Ventil in die obere Kammer ein, von der sie für den jeweiligen Verwendungszweck abgesaugt wird. Die schwere Flüssigkeit setzt sich am Boden der unteren Kammer ab und kann von dort über einen Hahn abgelassen werden. Das Ventil ist durch einen Schwimmerkörper gesteuert, dessen spezifisches Gewicht zwischen dem des leichten und dem des schweren Bestandteils des Flüssigkeitsgemisches liegt. Steigt der Spiegel der schweren Flüssigkeit in der unteren Kammer zu weit an, so wird der Schwimmkörper angehoben, und das Ventil schließt sich. Ein Übertreten der Verunreinigung in die obere Kammer ist damit wirksam verhindert. -

Diese Funktion tritt beispielsweise ein, wenn der Scheider in die Kraftstoffzufuhrleitung von Verbrennungsmaschinen einbezogen wird. Er dient dort dazu, das im Kraftstoff eventuell enthaltene Wasser vom eigentlichen Brennstoff zu trennen.

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Steigt der Wasserspiegel in der unteren Kammer des Scheiders dabei so weit an, daß eine Gefahr des Überlaufs in die obere. Kammer besteht, so schließt der Schwimmerkörper das Ventil und unterbricht damit die Kraftstoffzufuhr zur Maschine, bis das angesammelte Wasser entfernt ist. Diese bekannte Vorrichtung war für Vergaseranlagen bestimmt, bei denen die Kraftstoffzufuhr durch Schwerkraft erfolgt. Dabei ist die Auslaßseite des geschlossenen Ventils Atmosphärendruck unterworfen, und das Ventil fällt so nach Entfernung des Wassers sofort wieder ab und gibt den Durchlaß frei.

Bei Dieselmotoren und Motoren mit Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Ansaugkanäle ist jedoch das Kraftstoffzufuhrsystem von der Atmosphäre abgeschlossen. Das gilt dann auch für jede verwendete Scheideranlage. Dabei tritt die große Schwierigkeit auf, daß weiteres Ansaugen von Etennstoff von der Auslaßseite des Scheiders her ein Vakuum erzeugt, das das über den Schwimmerkörper einmal geschlossene Ventil auch nach Ablaß des Wassers geschlossen hält.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, den bekannten Flüssigkeitsscheider auch für Dieselmotoren und mit Einspritzanlagen arbeitende Benzinmotoren sowie alle anderen Verwendungszwecke brauchbar zu machen, bei denen nach Schließen des Ven--^>ύ

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tils in der oberen Kammer des Scheiders ein Unterdruck entstehen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein bei Druckabfall in der oberen Kammer nach Schließen des Ventils druckbetätiger elektrischer Schalter mit einem in der oberen Kammer angeordneten Druckfühler im Stromkreis einer Fernwarnvorrichtung angeordnet ist und daß zum Wiederöffnen des Ventils gegen die Wirkung einer Schließkraft des in der oberen Kammer entstandenen Vakuums eine von außerhalb des Behälters betätigbare Vorrichtung vorgesehen ist.

Die bei der bekannten Anlage auftretende Schwierigkeit ist nun durch das druckbetätigte Warnsystem beseitigt, da bei Auftreten eines vorbestimmten Druckabfalls in der oberen Kammer ein Warnsignal abgegeben wird. Es tritt nun allerdings noch eine weitere Schwierigkeit auf, da das Ventil auch nach Ablassen der schwereren Flüssigkeit aus der unteren Kammer durch das in der oberen Kammer entstandene Vakuum geschlossen gehalten wird. Erfindungsgemäß wird deshalb weiter die von außen betätigbare Vorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe die Anlage wieder in Betrieb genommen werden kann. Legt man die Anlage so aus, daß zwischen Scheider un Brennstoffverbraucher eine kleine Brennstoffreserve angeordnet ist, so

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wird die Anzeige der Warnvorrichtung so rechtzeitig erfolgen, daß das angesammelte Wasser abgelassen und das Ventil wieder geöffnet werden kann, bevor die Brennstoffzufuhr endgültig unterbrochen ist.

!fach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Druckfühler eine biegsame Membran, die an ihrem Umfang eingespannt einen Teil der Wand der oberen Kammer bildet.

Man erreicht so eine gute Druckübertragung bei gleichzeitigem Verhindern von Auslecken des Brennstoffs und, was noch wichtiger ist, von Eintreten von Luft in den Behälter.

Erfindungsgemäß werden zum Wiederöffnen des Ventils die obere und die untere Kammer durch eine lebenleitung verbunden, in die ein von außen betätigbares und mit dem Behälter einstellbar verschraubtes Verschlußstück eingreift. Es ist also nicht erforderlich, das Ventil oder den Schwimmkörper direkt mechanisch zu betätigen. Das Öffnen des Ventils wird vielmejir dadurch erreicht, daß man durch Verbinden der oberen und der unteren Kammer das Vakuum abbaut, das das Ventil geschlossen gehalten hat. Da also ein mechanisches Einwirken auf Ventil und Schwimmerkörper entfällt, entfallen auch alle Gefahren einer Beschädigung oder seitlichen Ver-

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setzung dieser Teile, durch die die Funktion des Scheiders" hinsichtlich der Trennung der beiden Kammern gestört werden könnte. --·.-■■■

Wach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Flüssigkeitseinlaß in großem Abstand vom Ventil am Boden der unteren Kammer angeordnet sein. Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung des Scheiders für Dieselöl ein elastischer Film an der Grenzschicht zwischen Brennstoff und Wasser ausgebildet wird. Befindet sich nun der Einlaß oben an der unteren Kammer, so fließt die zugeführte Flüssigkeit von oben herab in Sichtung auf diese Trennebene. In dem ankommenden Brennstoffstrom enthaltene Wassertropfen naben dabei ηοφ eine beträchtliche nach unten gerichtete Geschwindigkeit, wenn sie.diese Zwischenschicht erreichen. Sie zeigen daher die Tendenz, vom elastischen Film zurück wieder nach oben geschleudert zu werden. Bei relativ großen Durchsatzmengen besteht daher die Gefahr, da8 eine gewisse Menge des an sich abzuscheidenden Wassers sich oben mit dem die untere Kammer verlassenden Brennstoff luß durch das Ventil vereinigt und den Scheider mit dem Brennstoff wieder verläßt. Dieser Nachteil wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung der oben angegebenen Art vermieden.

Schließlich ist erfindungsgemäß zusätzlich ein Vorratsbehälter vorgesehen und über eine Leitung mit dem eigent-

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lichen Scheider verbunden, dessen Abflußöffnung tiefer angeordnet ist als der Boden des Vorratsbehälters. Dadurch wird erreicht, daß bei Ablaß des Wassers aus dem Scheider gleich auch das Wasser abgesaugt wird, das sich am Boden des Vorratsbehälters, beispielsweise des Kraftstofftanks, angesammelt hat.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt die Figur eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsscheiders.

Der Flüssigkeitsscheider besteht aus einem Behälter 2 mit einer Behälterwand 4, die eine obere Kammer 6 und eine untere Kammer 8 umschließt, die durch eine Ventilplatte 10 voneinander getrennt sind. An der Ventilplatte 10 ist ein stumpfkegeliger Ventilsitz 12 für einen O-Bing 14 ausgebildet, der an einem Schwimmerkörper 16 befestigt ist. Diese Teile bilden zusammen das Ventil. Der Schwimmerkörper 16 ist in einem Auge 18 der Ventilplatte 10 mit Hilfe eines an ihm angebrachten Schaftes 20 geführt.

Die untere Kammer 8 weist einen Flüsigkeitseinlaß 22 auf. An ihrem Boden ist eine Abflußöffnung 24 mit einem

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von Hand betätigbaren Hahn 25 vorgesehen, mit dessen Hilfe der sich in der relativ großvolumigen unteren Kammer 8" sammeln-₍ de schwerere Bestandteil des Flüssigkeitsgemisches von Zeit zu Zeit abgelassen werden kann. Der leichte Bestandteil des Flüssigkeitsgemisches durchsetzt am Ventil die Ventilplatte und gelangt in die obere Kammer 6, die er über eine Auslauf-'öffnung 26 wieder verläßt. ." -

Der Schwimmerkörper 16 hat ein größeres spezifisches Gewicht als der leichtere Bestandteil des Flüssigkeitsgemisches, schwimmt aber aber auf dem schwereren Bestandteil. Bei fortlaufendem Sammeln des schwereren Bestandteils in der unteren Kammer 8 steigt der Schwimmerkörper 16 langsam an und schließt das Ventil, bevor der schwerere Anteil in die obere Kammer 6 gelangen kann. Die Zufuhr des leichteren Bestandteils zur Auslauföffnung 26 ist damit unterbrochen. Wird jedoch von einem Verbraucher der leichtere Bestandteil weiter angesaugt, so entsteht ein Druckabfall in der oberen Kammer 6, der das Ventil noch fester auf seinen Ventilsitz schiebt.

Erfindungsgemäß wird nun dieser Druckabfall zum Auslösen des Warnsignals benützt. Dafür ist in der oberen Kammer als Druckfühler eine Membran 28 vorgesehen, die durch eine Feder 30 von der oberen Kammer weggedrückt wird. Auf der von der oberen Kammer 6 abbiegenden Seite der Membran 28 befindet ■

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sich ein durch eine etwas schwächere Ausgleichsfeder 31 auf die Kammer zugedrückter Stößel. Dieser trägt einen elektrischen Kontakt 34, dem ein fester Kontakt 36 zugeordnet ist.

Bei Druckabfall in der oberen Kammer 6 bewegt sich die Membran 28 und damit der Stößel 32 nach unten. Die Kontakte werden so in Anlage aufeinander gebracht und schließen den Stromkreis einer Fernwarnvorrichtung 37· Eine Schutzkappe 38 kann ebenso durchsichtig ausgebildet werden, wie die Behälterwand 4, damit man sich vom jeweiligen Zustand der Vorrichtung überzeugen kann.

Nach Ansprechen der Fernwarnvorrichtung 37 wird der in der unteren Kammer 8 gesammelte schwerere Bestandteil des Flüssigkeitsgemisches durch Öffnen des Hahns 25 über die Abflußöffnung 24 angelassen. Der das Warnsignal auslösende Unterdruck in der oberen Kammer 6 bleibt jedoch bestehen und hält das Ventil weiter in Anlage auf seinem Ventilsitz-. Deshalb ist weiter eine Nebenleitung 40 vorgesehen, die unter Umgehung des "Schwimmkörpers 16 die beiden Kammern 6 und 8 miteinander verbindet. Diese Nebenleitung ist normalerweise durch ein Verschlußstück 42 abgeschlossen, das von Äußeren des Behälters 2 her betätigbar und in der Behälterwand einstellbar verschraubt ist.

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Betätigt man nun das Verschlußstück 42 so, daß die Nebenleitung 40 freigegeben wird, so wird über die Nebenleitung 40 das Vakuum in der oberen Kammer 6" aufgefüllt, und das

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Ventil fällt von seinem Sitz ab. Die normale Funktion der Anlage kann sodann wieder beginnen. Das Verschlußstück 42 wird dann wieder so eingestellt, daß die Nebenleitung 40 unterbrochen ist. Das Ablassen der gesammelten schwereren Flüssigkeit aus der unteren Kammer 8 und das Betätigen des Verschlußstücks 42 können selbstverständlich auch durch eine Fernbetätigung erfolgen.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsscheider ist insbesondere für das Abtrennen von Wasser aus Kraftstoffen geeignet, die mit geschlossenem Kraftstoffsystem arbeiten, wie das bei Dieselmotoren und Benzinmotoren mit Einspritzanlagen der Fall ist. Der Scheider kann dabei beispielsweise direkt in den Kraftstofftank eingebaut oder an diesem angebaut werden. Die Fernwarnvorrichtung befindet sich zweckmäßig am Armaturenbrett im Führerhaus. ....-.,---

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Claims

Patentansprüche :

1. Flüssigkeitsscheider zum Trennen der schweren und leichten Bestandteile eines Flüssigkeitsgemisches mit einem

Behälter, in dem durch eine mit einem Ventil versehene Trennwand zwei Kammern gebildet sind, von denen die untere einen Flüssigkeitseinlaß, einen Niederschlagsraum und eine Abflußöffnung für die schweren Bestandteile aufweist und die obere eine Auslauföffnung für den durch das Ventil abgeschiedenen leichten Bestandteil hat, und mit einem zum Schließen des Ventils bestimmten, in der unteren Kammer angeordneten Schwimmerkörper, dessen spezifisches Gewicht zwischen dem des leichten und dem des schweren Bestandteils liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei Druckabfall in der oberen Kammer nach Schließen des Ventils (12,14) druckbetätigter elektrischer Schalter (34,36) mit einem in der oberen Kammer (6) angeordneten Druckfühler (28) im Stromkreis einer Fernwarnvorrichtung (37) angeordnet ist und daß zum WMeröffnen des Ventils (12,14) gegen die Wirkung einer Schließkraft des in der oberen Kammer entstandenen Vakuums eine von außerhalb des Behälters (2) betätigbare Vorrichtung (42) vorgesehen ist.

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Jt Unterlagen (Alt 7 »1 Ab·. 8 Nr. 1S«ti 3d* Änderung^-«.*. 4.* »6,,

2. Flüssigkeitsscheider nach Anspruch 1, dadurch ge-, kennzeichnet, daß der Druckfühler (28) eine biegsame Membran ist, die an ihrem Umfang eingespannt einen Teil der Wand der oberen Kammer (6) bildet.

3. Flüssigkeitsscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wiederöffnen des Ventils (12, 14) die obere und die untere Kammer (6,8) durch eine febenleitung (40) verbunden sind, in die ein von außen betätigbares und mit dem Behälter (4) einstellbar verschränktes Verschlußstück (42) eingreift.

4. Flüssigkeitsscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitseinlaß (22) in großem Abstand vom Ventil (12,14) am Boden der unteren Kammer (8) angeordnet ist.

5. Flüssigkeitsscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Vorratsbehälter vorgesehen und über eine Leitung mit dem eigentlichen Scheider verbunden ist, dessen Abflußöffnung (24) tiefer angeordnet ist als der Boden des Vorratsbehälters.

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